Optimal resource allocation in industrial complexes by distributed optimization and dynamic pricing

Abstract: We address the distributed hierarchical optimization of industrial production complexes where the individual plants exchange resources via networks. Due to the site-wide couplings a centralized or a distributed hierarchical optimization is needed to achieve the best overall performance of the site and to balance the networks of the shared resources. We discuss market-like algorithms that set prices of the shared resources in order to influence the individual optimizers so that the overall operation converges to the site-wide optimum. A novel algorithm for price adjustment based on the quadratic approximation of the responses of the individual optimizers is presented. It shows convergence to the site-wide optimum with significantly less iterations in comparison to the standard subgradient-based method for a set of case studies, including a petrochemical complex.
Dieser Beitrag behandelt die verteilt-hierarchische Optimierung industrieller Produktionskomplexe, in denen die einzelnen Anlagen durch über Netzwerke ausgetauschte Ressourcen eng miteinander verkoppelt sind. Durch die Kopplungen entspricht das standortweite Optimum nicht den individuellen Anlagenoptima. Es wird daher eine zentralisierte oder verteilt-hierarchische Optimierung benötigt, um das optimale Gesamtergebnis zu erreichen. Wir diskutieren marktähnliche Algorithmen, die Preise für Ressourcen festlegen und damit die individuellen Optimierer steuern, um das Standortoptimum zu finden. Ein neuer Algorithmus für die Preisanpassung wird vorgestellt, beruhend auf der quadratischen Approximation der Antworten der Teilsysteme auf die Preissignale. Der Algorithmus benötigt in verschiedenen Fallstudien signifikant weniger Iterationen im Vergleich zur Subgradientenmethode.

Alternative title
Optimale Ressourcenallokation in industriellen Prozessen durch verteilte Optimierung und dynamische Preise
Location
Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
Extent
Online-Ressource
Language
Englisch

Bibliographic citation
Optimal resource allocation in industrial complexes by distributed optimization and dynamic pricing ; volume:64 ; number:6 ; year:2016 ; pages:428-442 ; extent:15
Automatisierungstechnik ; 64, Heft 6 (2016), 428-442 (gesamt 15)

Creator
Wenzel, Simon
Paulen, Radoslav
Stojanovski, Goran
Krämer, Stefan
Beisheim, Benedikt
Engell, Sebastian

DOI
10.1515/auto-2016-0003
URN
urn:nbn:de:101:1-2405291640251.997189995699
Rights
Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
Last update
14.08.2025, 11:01 AM CEST

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